LA fotosíntesis es un proceso fotoquímico que consiste en la producción de energía a través de la luz solar y la fijación de carbono de la atmósfera.
Se puede resumir como el proceso de transformación de la energía luminosa en energía química. El término fotosíntesis tiene como significado síntesis por luz.
Proceso de fotosíntesis
La fotosíntesis es un proceso que tiene lugar dentro de la célula vegetal, a partir del CO2 (dióxido de carbono) y H2O (agua), como forma de producir glucosa.
Las plantas, las algas, las cianobacterias y algunas bacterias realizan la fotosíntesis y se les llama seres clorofílicos, porque tienen un pigmento esencial para el proceso, la clorofila.
La fotosíntesis ocurre en los cloroplastos, un orgánulo presente solo en las células vegetales, y donde se encuentra el pigmento clorofila, responsable del color verde de las plantas.
Los pigmentos se pueden definir como cualquier tipo de sustancia capaz de absorber luz. La clorofila es el pigmento más importante en las plantas para la absorción de energía fotónica durante la fotosíntesis. En el proceso también participan otros pigmentos, como los carotenoides y las ficobilinas.
La luz solar absorbida tiene dos funciones básicas en el proceso de fotosíntesis:
- Impulsa la transferencia de electrones a través de compuestos que donan y aceptan electrones.
- Generar un gradiente de protones necesario para la síntesis de ATP (trifosfato de adenosina - energía).
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ecuación de la fotosíntesis
En resumen, podemos aclarar el proceso de fotosíntesis mediante la siguiente reacción:
H2O y CO2 son las sustancias necesarias para realizar la fotosíntesis. Las moléculas de clorofila absorben la luz solar y descomponen el H2O, soltando O2 e hidrógeno. El hidrógeno se une al CO2 y forma glucosa.
Este proceso da como resultado la ecuación general de la fotosíntesis, que representa una reacción de oxidación-reducción. H2O dona electrones, como el hidrógeno, para reducir el CO2 para formar carbohidratos en forma de glucosa (C6H12O6).
Sin embargo, el proceso fotosintético es más detallado y se desarrolla en dos etapas, como veremos a continuación.
Pasos de la fotosíntesis
La fotosíntesis se divide en dos etapas: la fase clara y la fase oscura.
fase ligera
La fase clara, fotoquímica o luminosa, como su nombre la define, son reacciones que ocurren solo en presencia de luz y tienen lugar en las laminillas de los tilacoides del cloroplasto.
La absorción de la luz solar y la transferencia de electrones tiene lugar a través de fotosistemas, que son conjuntos de proteínas, pigmentos y transportadores de electrones, que forman una estructura en las membranas tilacoides del cloroplasto.
Hay dos tipos de fotosistemas, cada uno con unas 300 moléculas de clorofila:
- Fotosistema I: Contiene un centro de reacción P700 y absorbe preferentemente luz de una longitud de onda de 700 nm.
- Fotosistema II: Contiene un centro de reacción P680 y absorbe luz preferiblemente de longitud de onda a 680 nm.
Los dos fotosistemas están unidos por una cadena de transporte de electrones y actúan de forma independiente pero complementaria.
En esta fase tienen lugar dos procesos importantes: la fotofosforilación y la fotólisis del agua.
Fotofosforilación
La fotofosforilación es básicamente la adición de un P (fósforo) al ADP (difosfato de adenosina), lo que da como resultado la formación de ATP.
En el momento en que un fotón de luz es capturado por las moléculas de antena de los fotosistemas, su energía se transfiere a los centros de reacción, donde se encuentra la clorofila. Cuando el fotón golpea la clorofila, se energiza y libera electrones que han pasado por diferentes aceptores y se han formado, junto con H2O, ATP y NADPH.
La fotofosforilación puede ser de dos tipos:
- fotofosforilación acíclica: Los electrones que fueron liberados por la clorofila no regresan a ella, sino al otro fotosistema. Produce ATP y NADPH.
- Fotofosforilación cíclica: Los electrones regresan a la misma clorofila que los liberó. Forma solo ATP.
fotólisis de agua
La fotólisis del agua consiste en la descomposición de la molécula de agua por la energía de la luz solar. Los electrones liberados en el proceso se utilizan para reemplazar los electrones perdidos por la clorofila en el fotosistema II y para producir el oxígeno que respiramos.
La ecuación general de fotólisis o reacción de Hill se describe a continuación:
Por tanto, la molécula de agua es el donante de electrones por excelencia. El ATP y NADPH formados se utilizarán para la síntesis de carbohidratos a partir de CO2. Sin embargo, esto sucederá en el siguiente paso, la fase oscura.
fase oscura
La fase oscura, ciclo de pentosa o ciclo de Calvin puede ocurrir en ausencia y presencia de luz y ocurre en el estroma del cloroplasto. Durante esta fase, la glucosa se formará a partir de CO2. Así, mientras la fase luminosa aporta energía, en la fase oscura se produce la fijación del carbono.
Vea un resumen de cómo ocurre el ciclo de Calvin:
1. Fijacion de carbon
- En cada vuelta del ciclo, una molécula de CO2 está agregado. Sin embargo, se necesitan seis vueltas completas para producir dos moléculas de gliceraldehído 3-fosfato y una molécula de glucosa.
- Seis moléculas de difosfato de ribulosa (RuDP), con cinco carbonos, se unen a seis moléculas de CO2, produciendo 12 moléculas de ácido fosfoglicérico (PGA), con tres carbonos.
2. Producción de compuestos orgánicos
- Las 12 moléculas de ácido fosfoglicérico (PGAL) se reducen a 12 moléculas de aldehído fosfoglicérico.
3. Regeneración de difosfato ribulosa
- De las 12 moléculas de aldehído fosfoglicérico, 10 se combinan entre sí para formar 6 moléculas de RuDP.
- Las dos moléculas de aldehído fosfoglicérico restantes sirven para iniciar la síntesis de almidón y otros componentes celulares.
La glucosa producida al final de la fotosíntesis se descompone y la energía liberada permite que tenga lugar el metabolismo celular. El proceso de descomposición de la glucosa es el respiración celular.
Importancia de la fotosíntesis
La fotosíntesis es el proceso básico de transformación de la energía en la biosfera. Apoya la base de la cadena alimentaria, en la que la alimentación de sustancias orgánicas que aportan las plantas verdes producirá alimento para los seres heterótrofos.
Así, la fotosíntesis tiene su importancia basada en tres factores principales:
- Promueve la captura de CO2 atmosférico;
- Realiza la renovación de la O2 atmosférico;
- Impulsa el flujo de materia y energía en los ecosistemas.
Fotosíntesis y quimiosíntesis
A diferencia de la fotosíntesis que requiere luz para ocurrir, quimiosíntesis ocurre en ausencia de luz. Consiste en la producción de materia orgánica a partir de sustancias minerales.
Básicamente es un proceso de dos pasos realizado solo por bacterias autótrofas para obtener energía. En el primer paso, las sustancias inorgánicas se oxidan y, en el segundo paso, el dióxido de carbono se reduce, lo que conduce a la producción de compuestos orgánicos.
1er paso: Compuesto inorgánico + O2 → Compuestos inorgánicos oxidados + Energía química
2da etapa: CO2 + H2O + Energía química → Compuestos orgánicos + O2
Obtenga más información, lea también:
- Ciclo del carbono
- ciclo de oxigeno
- Botánica: el estudio de las plantas
